我国建筑节能技术的研究开发与发展前景探讨

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我国从20世纪80年代初开始重视建筑节能,我国目前建筑节能状况实际处于发达国家的第一阶段,即在建筑中节约能源。针对我国国情提出以下若干建议。

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1 新型低能耗的围护结构(包括墙体、门窗、屋面等)节能技术和新型保温材料

  在我国,建筑能耗是能源消耗的大户。有关专家指出,目前国内建筑物能耗,占社会总能耗的比重已超过了28%(北方地区的采暖能耗超过了当地社会总能耗的40%)。解决能源短缺的重要措施之一是节约能源,发展经济所需的能源要更多地依靠节能来解决,
建筑节能无疑是节能系统工程的重要环节。

  1. 1墙体节能

   
在建筑方面,在使用过程中的能耗,主要包括采暖、通风、空调、家用电器等,其中又以采暖和空调能耗为主,特别是我国地域广阔,冬寒夏热的情况十分突出,再加上我国建筑物的
保温隔热和气密性能很差,采暖系统热效率低,单位住宅建筑面积采暖能耗约为发达国家的三倍,我国建筑用能又以煤为主,现在每年采暖燃煤要排放二氧化碳达1.9亿吨,排放二氧化硫近300万吨,研究表明采暖燃煤已经成为城镇采暖期空气污染大大超过标准的主要原因。

围护结构节能技术指通过改善建筑物围护结构的热工性能,达到夏季隔绝室外热量进入室内,冬季防止室内热量泄出室外,使建筑物室内温度尽可能接近舒适温度,以减少通过辅助设备(如采暖、制冷设备)来达到合理舒适室温的负荷,最终达到节能的目的。

   
因此建筑节能就成为社会备受关注的议题,而节能的重点就放在围护结构采暖和降温的能耗上。这样建筑围护结构的保温节能系统就日益加强,由于能耗的降低,可以减少二氧化碳和其它废物的排放量和不可再生资源的浪费,从而为减少“温室效应”,有利于“可持续发展”保护地球,为子孙后代留下更多的资源做出贡献。外墙外保温的几大作用主要体现在以下方面:

在整个建筑物的热损失中,围护结构传热的热损失达70%一80%,门窗缝隙空气渗透的热损失占20%-30%。因此,加强围护结构的保温隔热,提高门窗的气密性是建筑节能的重要组成部分。我国目前建筑能耗高于发达国家数倍,其主要表现在建筑保温状况上的差距。多年以来,我国建筑墙体一般采用单一材料,如空心砌块墙体、加气混凝土墙体等。单一材料导热系数大,一般为高效保温材料的20倍以上,由于建筑节能的需要(建设部将出台强制性规定—《建筑物外墙外保温技术规程》),现行规定已不能满足保温隔热的要求,并已逐渐被新型的复合墙体所替代。这种复合墙体主要通过在墙体主体结构基础上增加一层或几层复合的绝热保温材料来改善整个墙体的热工性能。复合墙体很好地发挥了两种材料的长处,既不会使墙体过厚,又能承重,保温效果又好,因此,发达国家新建建筑已基本上采用了此种方式。我国要达到节能50%的要求,除部分采用加厚的加气混凝土单一墙体外,使用复合墙体将是大势所趋。

    保护外墙面

根据复合材料与主体结构位置的不同,分为外墙内保温技术、外墙外保温技术及夹心保温技术。对复合墙体保温,应大力推广外墙外保温技术。相对于其他两种墙体保温技术,外墙外保温具有以下几大优点:

   
外墙面作为建筑物的外表层,须经受一切外界气候的影响,如热、冷、冰冻、雪、雹、雨和风等。雨水、气温变化、环境污染交替地、持续不断地作用于外墙面,使外墙面产生裂缝,产生霉菌。建筑物受到损坏,居住者的身体受到影响,取暖和降温成本也大幅提高。相对于昂贵的建筑物维修费用,外墙外保温系统的价值远远高于其自身成本。它把建筑物外表“包裹”保护起来,在满足建筑物的保温性能的同时,大大延长了建筑物的寿命。外墙外保温系统是新建筑物最好的外墙防护体系,也是老建筑物最好的维修体系。

1)保护主体结构,延长建筑物寿命。采用外保温技术,由于保温层在建筑物围护结构外侧对因温度变化导致结构变形产生的应力起到了缓冲作用,避免了雨、雪、冻、融、干、湿循环造成的结构破坏,减少了空气中有害气体和紫外线对围护结构的侵蚀。2)有利消除和减弱“热桥”的影响。对内保温而言,“热桥”是难以避免的,而外保温既可以防止“热桥”部位产生结露,又可以消除“热桥’,造成的热损失。3)使墙体潮湿情况得到改善。一般情况下,内保温需设置隔汽层,而采用外保温时,主体结构材料处于保温层的内侧,只要选择合适的保温材料,在墙体内部一般不会发生冷凝现象,故无需设置隔汽层。4)有利于室温保持稳定。外保温墙体由于蓄热能力较大的结构层在墙体内侧,当室内受到不稳定热作用时,室内空气温度上升或下降,墙体结构层能够吸引或释放热量,有利于室温保持稳定。5)便于旧建筑物进行节能改造。调查表明,绝大部分在役建筑都不能满足节能的要求,对旧房进行节能改造,已提上议事日程。采用外保温方式对旧房进行节能改造,最大的优点是无需临时搬迁,基本不影响正常使用。而且可以避免装修对保温层的破坏。6)增加房屋使用面积。由于外保温技术保温材料贴在墙体的外侧,其保温、隔热效果优于内保温,故可使主体结构墙体减薄.从而增加建筑的使用面积。

    保护主体结构,延长建筑物的寿命

在我国建筑节能技术发展的起步阶段,外墙内保温应用比较广泛,这是因为在当时外墙外保温技术尚不成熟,而且内保温也有一定的好处,比如造价低、安装方便等。但是从长远观点来看,随着我国节能标准的提高,内保温己经不适应新的形势,且会给建筑物带来某些不利的影响,它只能算一种过渡性的做法,外墙外保温技术才是当前我们需要改进和推广的重点节能技术之一。

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采用外墙外保温方案,由于保温层置于建筑物结构外侧,缓冲了因湿度变化导致结构变形产生的应力,避免了雨、雪、冻、融、干、湿循环造成的结构破坏,减少了空气中有害气体和紫外线对围护结构的侵蚀。事实证明,只要墙体和屋面保温隔热材料选择适当,厚度合理,外保温可有效防止和减少墙体和屋面的温度变形,有效地消除了顶层横墙常见的斜裂缝或八字裂缝。因此,
保温材料既可减少围护结构的湿度应力,又对主体结构起保护作用,从而有效地提高了主体结构的耐久性。

1.2 门窗节能技术

    冬暖夏凉居住舒适

门窗是围护结构保温性能的重要因素之一,在我国东北地区,门窗消耗的能量约占采暖能耗的1/2以上,改善门窗的保温性能,是建筑节能的关键。门窗节能主要从减少渗透量、减少传热量、减少太阳辐射能三个方面进行。减少渗透量可以减少室内外冷热气流的盲接亨换而增加设各负荷,可通过采用密封材料增加窗户的气密性;减少传热量是防止室内外温差的存在而引起的热量传递,建筑物的窗户由镶嵌材料和窗框、扇型材组成,通过采用节能玻璃(如中空玻璃热反射玻璃等)、节能型窗框(如塑性窗框、隔热铝型框等)来增大窗户的整体传热系数以减少传热量;在南方地区太阳辐射非常强烈,通过窗户传递的辐射热占主要地位,因此可通过遮阳设施(外遮阳、内遮阳等)及高遮蔽系数的镶嵌材料来减少太阳辐射量。

   
在进行外保温后,由于外墙内部的实体墙热容量增大,室内能蓄存更高的热量,当室内受到不稳定热作用,室内空气温度上升或下降,墙体结构层能吸收或释放热量,故有利于室温保持稳定。而在夏季,外保温层能减少太阳辐射的进入和室外高气温的综合影响,使外墙内表面温度和窒内空气温度得以降低。可见,外墙外保温会使建筑物冬暖夏凉,居住舒适。

1.3 屋面节能技术

    有利于改善室内热环境质量

屋面节能的原理与墙体节能一样,通过改善屋面层的热工性能阻止热量的传递。主要措施有保温屋面(外保温、内保温)、架空通风屋面、坡屋面、绿化屋面等。

   
室内热环境质量受室内空气温度和围护结构表面温度的影响。如采用外保温墙体,全面提高墙体的保温性能,则有利于保持室内和墙体内表面有较高温度,从而有利于改善室内热环境。

1.4 建筑节能产品

    便于旧建筑物进行节能改造

目前,我国在建筑上大量采用节能新型材料,主要有岩棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、水泥聚苯板、硅酸盐复合绝热砂浆等。

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